Тема 3. Механизм и его элементы

Задание 1. Познакомьтесь со словами, уточните их значение по словарю.

 

Тело Признак Электродвигатель Ротор Статор Подшипник Звено

Промежуточный Передаточный Исполнительный

Задание 2. Прочитайте текст А и ответьте на вопросы.

 

Механизмом называется система тел, предназначенная для преобразования движения одного или нескольких тел в требуемые движения других тел.

Основным признаком любого механизма является преобразование механического движения, поэтому нельзя называть механизмом устройство, в котором нет этого преобразования. Например, ротор электродвигателя, вращающийся в подшипниках, не является механизмом, так как в этом случае электрическая энергия непосредственно преобразуется в требуемое движение без какого-либо промежуточного преобразования механического движения.

Механизмы делятся на следующие виды: механизмы двигателей и преобразователей; передаточные механизмы; исполнительные механизмы; механизмы управления, контроля и регулирования; механизмы подачи, транспортировки, питания и сортировки обрабатываемых сред и объектов; механизмы автоматического счета, взвешивания и упаковки готовой продукции.

Обратите внимание на различие слов тело – дело. Составьте предложения с этими словами.

Ответьте на вопросы:

1. Что такое механизм?

2. Что является основным признаком любого механизма?

3. Почему ротор электродвигателя не является механизмом?

4. Какие виды механизмов вы знаете?

 

Задание 3. Познакомьтесь со словами и словосочетаниями, уточните их значение по словарю.

 

кинематика  динамика деталь звено механизма стойка ДВС - двигатель внутреннего сгорания поршень цилиндр ролик болт гайка шайба картер вкладывать – вкладыш

функциональный твердый деформируемый гибкий жесткий подвижный неподвижный

 

Задание 5. Определите по словарю значение слов в 1 столбце таблицы: организм, колено, кулак, шататься, свобода. Дайте определение терминам, находящимся во 2 столбце таблицы, используйте терминологический словарь. Как связаны между собой слова и выражения в двух столбцах?

 

Колено	коленчатый вал
Шататься	шатунный механизм – шатун
Кулак	кулачковый механизм – кулачок
Организм	орган – орган машины
Свобода	Степени свободы

 

Найдите на рис. 1.1., изображающем ДВС, вал - 1, шатун - 2, кулачок – 5.

 

Задание 5. Прочитайте текст Б. Озаглавьте его.

Несмотря на разницу в функциональном назначении механизмов отдельных видов, в их строении, кинематике и динамике много общего. Механизм состоит из деталей – твердых тел. Твердое тело, входящее в состав механизма, называется звеном механизма. Под твердыми телами в ТММ понимают как абсолютно твердые, так и деформируемые и гибкие тела. Выделяют ведущее звено и ведомое. Ведомое звено – звено, для которого сумма элементарных работ внешних сил, приложенных к нему, отрицательна. Ведущее звено – звено, для которого сумма элементарных работ внешних сил, приложенных к нему, положительна. Звенья бывают подвижные и неподвижные. Как подвижные, так и неподвижные (их еще называют стойкой) звенья могут состоять из одной детали или нескольких, но жестко соединенных между собой. Рассмотрим, например, основной механизм двигателя внутреннего сгорания (рис.1.1). Он состоит из коленчатого вала 1, шатуна 2, поршня 3, кулачка 5, цилиндра 4, ролика 6, и так далее.

 

Подвижное звено 2 (шатун) состоит из нескольких деталей: тела шатуна, крышки шатуна, соединительных болтов, гаек, шайб, вкладышей. Однако все эти детали жестко соединены между собой и движутся как одно твердое тело. Точно также цилиндр, картер и все остальные детали, жестко соединенные с цилиндром или картером, образуют одно неподвижное звено 4, принимаемое за неподвижное (стойку). Из подвижных звеньев выделяют входные и выходные звенья. Входным звеном называют звено, которому сообщается движение, преобразуемое механизмом в требуемые движения других звеньев. Выходным звеном называют звено, совершающее движение, для выполнения которого предназначен механизм. Остальные звенья называются промежуточными (соединительными). Чаще всего в механизмах имеются одно входное звено и одно выходное. При этом входное звено получает движение от двигателя, а выходное соединено с рабочим органом машины. Но бывают механизмы с несколькими входными и выходными звеньями. Например, в автомобильном дифференциальном механизме имеется одно входное звено, получающее движение от двигателя, и два выходных звена, соединенных с задними колесами. Выделяют также и сполнительное звено – твердое тело, выполняющее в технологических машинах заданные перемещения с целью изменения или контроля формы, размеров и свойств обрабатываемого предмета. Начальное звено – звено, которому приписывается одна или несколько обобщенных координат механизма. Определять положения звеньев начинают с начального звена. Обычно в качестве начального звена выбирают входное или выходное звено, но можно и промежуточное звено, если при этом упрощается анализ механизма. Число начальных звеньев равно или меньше числа степеней свободы. Последнее имеет место, когда начальное звено характеризуется двумя или тремя координатами и образует со стойкой соответственно двух- или трех подвижную пару.

Задание 6. Разбейте текст на абзацы. Определите основную тему каждого абзаца.

Задание 7. Сформулируйте вопросы к каждому абзацу. Задайте вопросы в группе.

Задание 8. Составьте вопросный план текста. 

 

Задание 9. Познакомьтесь со словами и словосочетаниями, уточните их значение по словарю. Составьте с ними словосочетания.

 

оборот ось рычаг кардан штрих профиль конус

плоский параллельный поступательный кривой парный   прикасаться

 

Задание 10. Определите по словарю значение слов в 1 столбце таблицы.Дайте определение терминам, находящимся во 2 столбце таблицы. Как связаны между собой слова и выражения в двух столбцах? На основании заданий 9 и 18 сделайте вывод о происхождении терминов.

 

шип	кривошип
коромысло	коромысло
ползти	ползун
кулиса	кулиса
Зуб – зубы	зуб – зубья – зубчатое колесо
качаться	качательное движение
характер	характер движения
планета	Планетарный редуктор
червяк	Червячный редуктор

 

Задание 11. Прослушайте текст В. Найдите соответствие между названиями типов звеньев рычажного механизма и определениями.

 

	Тип звена рычажного механизма		Определение
1	Кривошип	а	звено рычажного механизма, совершающее полный оборот вокруг неподвижной оси.
2	Коромысло	б	звено с замкнутой системой зубьев, обеспечивающих непрерывное движение другого звена.
3	Шатун	в	звено рычажного механизма, образующее поступательную пару со стойкой (например, поршень-цилиндр в ДВС), или другим звеном
4	Ползун	г	звено рычажного механизма, вращающееся вокруг неподвижной оси и образующее с другим подвижным звеном поступательную пару.
5	Кулачок	д	вращающееся звено рычажного механизма, которое может совершать только неполный оборот вокруг неподвижной оси. (предназначено для совершения качательного движения).
6	Кулиса	е	звено рычажного механизма, совершающее плоско-параллельное движение и образующее кинематические пары только с подвижными звеньями (нет пар, связанных со стойкой).
7	Зубчатое колесо	ж	звено, имеющее элемент высшей пары, выполненный в виде поверхности переменной кривизны.

Задание 12. Прочитайте текст В1.

 

В зависимости от характера движения относительно стойки подвижные звенья имеют следующие названия. Кривошип – звено рычажного механизма, совершающее полный оборот вокруг неподвижной оси. Коромысло – вращающееся звено рычажного механизма, которое может совершать только неполный оборот вокруг неподвижной оси. (предназначено для совершения качательного движения). Шатун – звено рычажного механизма, совершающее плоско-параллельное движение и образующее кинематические пары только с подвижными звеньями (нет пар, связанных со стойкой). Ползун – звено рычажного механизма, образующее поступательную пару со стойкой (например, поршень-цилиндр в ДВС), или другим звеном. Кулиса – звено рычажного механизма, вращающееся вокруг неподвижной оси и образующее с другим подвижным звеном поступательную пару. Кулачок – звено, имеющее элемент высшей пары, выполненный в виде поверхности переменной кривизны. Есть еще одно определение: кулачок – звено, профиль которого, имея переменную кривизну, определяет движение ведомого звена. Зубчатое колесо – звено с замкнутой системой зубьев, обеспечивающих непрерывное движение другого звена.

Задание 13. Рассмотрите условные обозначения перечисленных подвижных звеньев и стойки в таблице 1.1. Опираясь на данные таблицы и текст В.1., сформулируйте ответы на вопросы:

Какое движение совершает кривошип? коромысло? шатун? ползун? кулиса? кулачок? зубчатое колесо?

Задание 14. Опираясь на данные таблицы и текст В.1, сформулируйте ответ на вопрос:

В чем особенность каждого из типов звеньев? Для ответа используйте конструкцию дифференциации объекта / понятия:

 

Особенность чего (род.п.) заключается в том, что (придаточное изъяснительное) Особенность кривошипа заключается в том, что он совершает полный оборот вокруг неподвижной оси.

 

 

Задание 15. Прочитайте текст В2.

Все звенья в механизме соединены между собой попарно. Соединение двух соприкасающихся звеньев, допускающее их относительное движение, называется кинематической парой. Например, коленчатый вал 1 и шатун 2 (рис.1.1) образуют кинематическую пару. Эта пара допускает только одно движение (вращательное) одного звена (например, шатуна) относительно другого (коленчатого вала) и называется одноподвижной кинематической парой. Совокупность поверхностей, линий и точек звена, входящих в соприкосновение (контакт) с другим звеном, называется элементом пары.

Для того чтобы элементы пары находились в постоянном соприкосновении (а это является основным условием существования пары), пара должна быть замкнута. Различают два вида замыкания пары: кинематическое и силовое. Кинетическое (геометрическое) замыкание осуществляется за счет конструктивной формы звеньев, силовое – за счет силы тяжести, пружины, силы давления жидкости или газа. При помощи кинематических пар образуются кинематические цепи.

Кинематическая цепь – это система звеньев, связанных между собой кинематическими парами. Различают замкнутые и незамкнутые кинематические цепи. В замкнутой цепи каждое звено входит не менее чем в две кинематические пары, в незамкнутой цепи есть звенья, входящие только в одну кинематическую пару. Пользуясь понятием кинематической цепи, можно дать следующее определение механизма.

Механизм - это искусственная кинематическая цепь, (в состав которой обязательно входит стойка), предназначенная совершать вполне определенные и притом целесообразные движения звеньев.

Механизмы делятся на плоские и пространственные. К плоским относятся механизмы, в которых все точки имеют траектории, лежащие в одной или параллельных плоскостях. Все остальные механизмы относятся к пространственным. Большинство применяемых механизмов являются плоскими. Например, кривошипно-шатунные и кулачковые механизмы двигателей внутреннего сгорания, простые и планетарные редукторы, состоящие из цилиндрических колес. Пространственными механизмами являются: коническая, винтовая и карданная передачи, червячный редуктор. При изображении механизмов на чертежах пользуются либо структурной (принципиальной) схемой с применением условных обозначений звеньев и пар без указания размеров, либо кинематической схемой с размерами, необходимыми для кинематического расчета. Звенья на схемах обозначаются цифрами, а пары и точки – буквами, стойка показывается штриховыми линиями в местах присоединения к ней подвижных звеньев.

 

Обратите внимание на то, что в этом тексте используются новые для вас конструкции:

Что (им. п.) допускает что (вин.п.) Допускать – разрешать, позволять, давать возможность. Эта пара допускает только одно движение одного звена относительно другого и называется одноподвижной кинематической парой. Соединение двух соприкасающихся звеньев, допускающее их относительное движение, называется кинематической парой.

 

Различают что? Различать – выделять. Различают два вида замыкания пары: кинематическое и силовое. Различают замкнутые и незамкнутые кинематические цепи.

 

Задание 16. Составьте диалоги, используя вопросы:

 

1. Что такое кинематическая пара?

2. Что называется одноподвижной кинематической парой?

3. Что называют элементом пары?

4. Какие виды замыкания пары различают?

5. Что такое кинетическое замыкание пары?

6. Что называют кинематической цепью?

7. Какие виды кинематических цепей различают?

8. Что называют замкнутой кинематической цепью?

9. Что называется незамкнутой кинематической цепью?

10. Какие виды механизмов Вы знаете?

11. Что такое плоские механизмы? Приведите примеры.

12. Сформулируйте определение пространственных механизмов. Приведите примеры.

13. Какими схемами пользуются при изображении механизмов на чертежах?

14. Какую схему называют принципиальной?

15. Какая схема называется кинематической.

Задание 17. Подготовьте презентацию на одну из тем:

 

1. Механизм и его виды.

2. Звено механизма и его виды.

3. Кинематические пары и звенья.

 

При подготовке презентации используйте схему описания объекта и конструкции этого урока.

 

Схема описания объекта. Определение – классификация объекта. Примеры объекта. Отличительные свойства объекта. Разновидности / типы объекта. Отличительные свойства типов объекта. Примеры типов объекта. Применение / использование объекта.